【発明の詳細な説明】
圧電トランスジューサ用共振ダンパ
発明の背景発明の分野
本発明はドライバとして圧電装置を使用するオーディオ拡声器の分野に関する
ものであり、また特に、圧電オーディオトランスジューサ用ブリッジに関するも
のであり、このような圧電装置に使用する共振ダンパに関するものである。
関連技術の説明
現代の圧電装置は電気的エネルギーを物理的運動に変換する非常に信頼性が高
い安価な手段であり、電磁界、及び湿度のような周囲の因子に対して高い寛容度
を発揮する。
従って、圧電装置をオーディオトランスジューサに使用することは必然的な選
択である。しかし、今日まで、良好な忠実特性を有する実際の圧電オーディオ拡
声器を誰も構成することはできなかった。圧電装置は良好な周波数応答性を有す
るが、高い忠実度のスピーカ、又はマイクロホンを製造する目的で、音響を発生
する音響ダイアフラムに圧電装置を結合することに成功していない。しかし、電
子装置に関連する音響警報信号、及びビーパーのような単一トーン、又は限定さ
れた周波数範囲の音響を発生する圧電装置はオーディオトランスジューサ装置に
成功裏に使用されている。
音響拡声器の質の一状況はＱ値によって判断される。このＱ値はドライバ、ダ
イアフラム、及びキャビネットのようなスピーカの構成部分が共振を制御するよ
うに相互に作用する程度を表している。低いＱ値は特に高周波スピーカに望まし
い一層低い共振周波数の振幅を示している。他の性能パラメータを劣下させるこ
となく音響の質を改善することは常に拡声器の設計の最終目標である。
従来の圧電トランスジューサの共通の故障の態様は手荒な取扱いに起因し、即
ちスピーカキャビネットに加わる大きな衝撃負荷に起因し、圧電装置とダイアフ
ラムとの間の連結が外れることである。衝撃に対して耐えられるように圧電装置
を取り付けることが試みられたが周波数応答性が低下し、スピーカの忠実度も劣
化する結果となった。
この場合、必要なのはＱ値とドライバの周波数応答性を改善する共振ダンパで
ある。また、拡声器の全体の忠実度に影響を及ぼすことなく、音響拡声器に使用
する圧電ドライバを衝撃に対して耐えられるように取り付ける手段を提供するこ
とが望ましい。発明の要約
本発明は圧電装置を組み込んだ接線駆動ダイアフラムスピーカを設けることに
よって上述の欠陥を解消する。本発明の好適な実施例は発泡支持体によって支持
された２個のシートを有するダイアフラムを使用する。このダイアフラムシート
はコンボリュートの形態に特徴付けられており、このコンポリュートの形態は「
湾曲通路に沿う空間を通じて横方向に移動する直線によって形成される表面とし
て定義される平坦な湾曲平面である」と一般に称する。これ等シートをブリッジ
に連結し、このブリッジを圧電装置に連結する。ダイアフラム、発泡支持体、ブ
リッジ、及び圧電装置をキャビネット内に取り付けるのが好適である。ブリッジ
は薄い軽量な剛強構造であるのが好適であり、このブリッジによって運動の点源
を線源に変換し、これによりダイアフラムを接線方向に駆動するため運動の圧電
点源を運動の線源に変換する。
ブリッジはその長い縁に沿う小孔の列を有するほぼ三角形状であるのが好適で
ある。ブリッジの代案の種々の実施例により拡声器の種々の応答特性を希望に合
うようにすることができる。更に、ブリッジと圧電装置との間に発泡パッドを設
置することによってブリッジを低域フィルタに変換し、一層高い高周波を減衰さ
せる。
他の代案の実施例として、単一の平坦な湾曲平面シートを有するダイアフラム
や、２個より多い平坦な湾曲平面シートを有するダイアフラムがある。代案の一
実施例では圧電装置の両側にブリッジ構造を取り付け、同時に対向するダイアフ
ラムを駆動する。
他の代案の実施例では多数の頂点を有するブリッジの各頂点の先端に圧電装置
を取り付けてダイアフラムを駆動する。圧電装置を異なる寸法にし、異なる周波
数応答性が得られるようにしてもよい。例えば一層大きな圧電装置によって中間
範囲の応答性が得られ、一層小さな圧電装置によって一層高周波の高音拡声器の
応答性が得られる。多数の圧電装置を有するこのような用途では、交差回路を設
ける必要はなく、これは全ての圧電装置が同一のオーディオ信号から直接駆動さ
れるからである。種々の寸法の圧電装置によって種々の周波数応答特性が得られ
る。
他の代案の実施例では長方形のブリッジの中心に切除部を設け、圧電装置をこ
の切除部内にブリッジの端縁に取り付ける。ワイヤコイルを製造し、このワイヤ
コイルもブリッジに取り付ける。ブリッジの付近に取り付けた永久磁石を音響拡
声器に設け、コイルの平面に直角に磁束を発生させる。このようにして、このコ
イルと圧電装置とにオーディオ信号を与える。ここに説明するように、圧電装置
はダイアフラムを駆動し、Paddock の米国特許第 4584439号のような上述の先行
技術の特許に記載されているように、コイルはダイアフラムを駆動する。再び、
コイルと圧電装置とを同調させ、中間範囲の応答特性と高音拡声器の応答特性と
の組合わせを得る。
本発明は周波数応答性を改善するよう圧電トランスジューサ用の共振ダンパを
設けると共に、圧電ドライバを衝撃に耐えるように取り付ける手段を設けること
によって上述の欠点を解消する。
本発明は弾性隔膜を使用し、この弾性隔膜を圧電装置に弾性的に結合し、その
応答周波数を減衰させ、これによりそのＱ値を低減させ、圧電により駆動される
拡声器の周波数応答性を改善する。好適な一実施例では、ダンパが独立気泡発泡
体の弾性隔膜であり、この隔膜をほぼ円形にダイスで切り、複数個のフラップを
有するようにする。複数個の中心開口とスリットとを切ることによってフラップ
を生ぜしめ、又は開口を「ひなぎく」形に切り、ひなぎく形の丸い突出部間にフ
ラップが生ずるようにすることができる。圧電装置の両側に隣接してフラップを
位置させることによって圧電装置の周りにフラップを配置し、フラップの弾性に
よって圧電装置を所定位置に保持し、適正な減衰特性を生ぜしめる。
本発明の他の利点は製造するのが安価であり、圧電装置に結合するのが安価な
共振ダンパを得ることである。これは隔膜がダイスで切断した発泡体の単一片か
ら成り、接着剤、又は機械的緊締具を使用することなく、隔膜を圧電装置に結合
できるからである。更に、Ｑ値で決定できるように、スピーカの質が向上する。
予備試験を行った結果、本発明の共振ダンパは共振周波数の振幅が５〜１０dB低
下する。
発泡支持体によって支持される２個のシートを有するダイアフラムを使用する
拡声器に本発明共振ダンパを結合することができ好適である。このダイアフラム
シートはコンボリュートの形態を有するようにされており、ここではこの形態は
「湾曲通路に沿う空間を通じて横方向に動く直線によって形成される表面として
定義される平坦な湾曲平面」と称する。これ等シートをブリッジに連結し、この
ブリッジを圧電装置に連結する。ダイアフラム、発泡支持体、ブリッジ、及び圧
電装置をキャビネット内に取り付けるのが好適である。ブリッジは薄い、軽量の
剛強な構造であるのが好適であり、これにより運動の点源を運動の線源に変換し
、ダイアフラムを接線方向に駆動するため、圧電装置の運動の点源を運動の線源
に変換する。この平坦な湾曲ダイアフラムとブリッジ構造とを有する拡声器に本
発明ダンパを使用する時、ブリッジを圧電装置に結合するとダンパがブリッジの
端縁に接触するのが好適である。
本発明の共振ダンパは円錐ダイアフラムを使用する圧電拡声器に使用すること
ができ、これにより周波数応答を改善し、衝撃に耐える取付けを行うことにより
圧電装置とダイアフラムとの連結が外れるのを防止する。
添付図面を参照する次の詳細な説明により、本発明の上述の要旨、及び付加的
要旨、及び利点が一層容易に明らかになるであろう。図面の簡単な説明
図１は本発明オーディオトランスジューサの構成部分を示す分解斜視図である
。
図２は図１の２−２線に沿う横断面正面図である。
図３は図１の３−３線に沿う横断面正面図である。
図４は本発明のブリッジ、及び圧電装置の詳細正面図である。
図５はブリッジの頂点と圧電装置との間に配置され、低域フィルタとして作用
するパッドを示す本発明のブリッジの他の実施例である。
図６は本発明のブリッジの代案の実施例である。
図７は本発明のブリッジの代案の実施例である。
図８は本発明のブリッジの代案の実施例である。
図９は本発明のブリッジの代案の実施例である。
図１０は２個の圧電装置を有する本発明のブリッジの代案の実施例である。
図１１は３個の圧電装置を有する本発明のブリッジの代案の実施例である。
図１２は２個の圧電装置を有する本発明のブリッジの代案の実施例である。
図１３はコイルを有する本発明のブリッジの代案の実施例である。
図１４は本発明のダイアフラムの形態の代案の実施例である。
図１５は本発明のダイアフラムの形態の代案の実施例である。
図１６は本発明のダイアフラムの形態の代案の実施例である。
図１７は本発明のダイアフラムの形態の代案の実施例である。
図１８は本発明のダイアフラムの形態の代案の実施例である。
図１９は圧電ドライバに取り付けた共振ダンパを有する本発明のオーディオト
ランスジューサの一部を切除した斜視図である。
図２０は本発明の共振ダンパの実施例の平面図である。
図２１は本発明の共振ダンパの代案の実施例の平面図である。
図２２は本発明の共振ダンパの代案の実施例の平面図である。
図２３は本発明の共振ダンパの代案の実施例の平面図である。
図２４は本発明の共振ダンパの代案の実施例の平面図である。
図２５は本発明の接線駆動オーディオトランスジューサの圧電装置に結合した
本発明の共振ダンパの側面図である。
図２６は本発明の接線駆動オーディオトランスジューサに結合した図２４の共
振ダンパの側面図である。好適な実施例の詳細な説明
図１〜図３を参照し、本発明オーディオトランスジューサの好適な実施例を示
す。このオーディオトランスジューサ１０はキャビネット１２と、発泡支持体１
６によって支持されたダイアフラム１４とを有する。ブリッジ１８をダイアフラ
ム１４に取り付け、ブリッジ１８を圧電装置２０に取り付ける。この圧電装置２
０はオーディオ信号源に接続するための導体２２を有する。このオーディオトラ
ンスジューサ１０は基本的に拡声器として使用するように意図されており、次の
トランスジューサの説明は拡声器としての使用に関するものである。しかし、ト
ランスジューサはマイクロホンとしても適しており、マイクロホンとして有効に
機能するものであることは明らかである。当業者であればこの設計に成るオーデ
ィオ拡声器をマイクロホンに容易に変換することができる。
図１〜図３に示すように、ダイアフラムは縁２４に沿って発泡支持体１６によ
って支持されており、縁２６に沿ってキャビネット１２に取り付けられている。
図示の好適な実施例では、このダイアフラムは２個のシート２８を有し、これ等
シートはブリッジ１８に連結しており、次に説明するようにブリッジ１８の小孔
を通じてこれ等シートは相互に接続している。接着剤３０によってブリッジ１８
を圧電装置２０に取り付ける。
圧電装置２０はオーディオトランスジューサ１０のドライバである。圧電装置
は電気的エネルギーを物理的運動に変換し、また物理的運動を電気的エネルギー
に変換する際の信頼性に関し、この技術分野でよく知られている。しかし、通常
の拡声器のダイアフラムと共に圧電装置を使用しようとして以前に試みたところ
、このような組合せによって生ずる音響の忠実度に乏しいため問題があることが
わかった。しかし、ダイアフラムが平坦な湾曲平面として配置された１個、又は
２個以上のシートを有している接線駆動ダイアフラムスピーカにおけるドライバ
として圧電装置を使用する時は、高忠実性のオーディオ拡声器を製造するのに有
効であることがわかっている。本発明は例えば高音拡声器のように、高周波応答
性が良好なスピーカを生産するのに特に有効である。更に実験を行った結果、低
周波数、及びベーストーン用に設計されたスピーカに本発明を組み込むことによ
る利点が明らかにされた。
ここに開示する好適な実施例では、圧電装置２０は Motorola Corporation に
よって製作され、部品番号KSN6012Aとして市販されているバイモルフベンダ装置
である。このバイモルフ圧電装置は導電材料に接合された薄いセラミックディス
クを有する。オーディオ信号が供給されると、バイモルフ圧電装置は内方、及び
外方に「皿状」になる。３個の構成部分から成る複合灰チタン石化合物を使用す
るＰＺＴ族の結晶も有効であると信じられる。他の圧電装置としてはコバルト鉛
ニオベイトの圧電セラミック、及び相互に接着された１個の円形圧電素子と円形
金属板とから成るユニモルフィス圧電ダイアフラムが含まれ、その他の圧電素子
もオーディオ信号を受け、物理的運動を発生するのに適しているものがあり、い
ずれも本発明におけるドライバとして使用するのに適する。
これ等の好適な実施例において示すように、ブリッジ１８への接着連結部を除
き、圧電装置はキャビネット１２内に支持されていない。代案としての実施例で
は取付けパッドを使用しており、このパッドは圧電装置２０とキャビネット１２
とに連結された密度が小さい発泡体から成る。この実施例では、装置２０は自由
に懸垂されておらず、キャビネットに物理的に連結されている。他の代案の実施
例では、圧電装置２０の直径にほぼ等しい外径を有する管を使用しており、この
管は圧電装置２０の周囲を支持するように位置し、この圧電装置をキャビネット
１２に連結している。軟質の管が高い忠実度を発揮し、これに対し剛強管は出力
が大きいが忠実度は犠牲にされる。次に説明するように圧電装置を支持する手段
として共振ダンパも使用することができる。本発明を更に進展させることによっ
て圧電装置２０を支持するためのその他の適切な支持構造が発見されるであろう
し、この進展も本発明の範囲内にある。
ブリッジ１８は軽量で剛強な構造であるのが望ましく、その目的はダイアフラ
ム１４を駆動するため、圧電装置２０からのエネルギーの点源をラインドライバ
に伝達することである。ブリッジ１８用に適する材料は可撓性プリント回路の製
造に一般に使用されているガラスエポキシボードである。ガラスエポキシボード
から製造されたブリッジは５ミクロン〜１３ミクロン(0.002インチ〜0.005 イン
チ)の厚さである。また、ガラスエポキシボードは希望する物理的形状に容易に
切断され、エポキシ接着剤３０で圧電装置２０に取り付けるのに適している。
上述したように、このブリッジの目的はダイアフラム１４を駆動するため、励
振の点源を励振の線源に変換することである。ブリッジの形状はオーディオ拡声
器の特性に本質的な作用を及ぼすことは決定的にある。ブリッジの好適な実施例
は図４に示すようにほぼ三角形の形状を使用している。ブリッジの相対的な最適
の寸法は高さ３３対辺３６の比が１／４と１／６との間にあることがわかった。
ブリッジのこの好適な実施例も接着剤３０によって圧電装置２０に接着された頂
点３２を形成している２個の縁を有する。このブリッジも縁３６に沿う一連の小
孔３４を有する。
これ等小孔３４を使用して、ダイアフラム１４のこれ等シート２８をブリッジ
１８に連結すると共に、これ等シート２８を相互に接合する。図２に最も明瞭に
示すように、これ等シート２８はブリッジ１８の両側に取り付けられている。製
作中、シート２８はブリッジ１８の小孔３４の線上に配列される。次に適切な形
態のダイスを使用して、小孔３４を通じて、これ等シートを互いに超音波溶着さ
せる。小孔３４は図示のような孔でもよいし、これ等の孔を通じてこれ等シート
を互いに超音波溶着できさえすれば、これ等の孔はスリット、細長い直線状開口
、又はその他適当な開口でもよい。シート２８をブリッジ１８に連結するため、
接着により、又は機械的に連結するような他の方法も試みられており、これ等も
本発明の範囲内と考えられる。
実験の結果、好適な実施例である図４に示すようなブリッジ１８はその縁３６
に沿って弓形に若干曲がる恐れがあることがわかった。このように曲がると歪を
生じ、忠実度が低下する。しかし、拡声器からの音響の垂直方向の分散が向上す
る。原型のユニットでは垂直方向の分散が約９０度であることがわかっており、
この値は多くの用途に対し十分である。しかし、若干の用途では一層大きな分散
が必要であり、その他のブリッジの形状は一層多くの曲がりを生じ、そのため低
周波の出力の若干の低下があるものの分散は一層大きくなる。
実験中、ブリッジの頂点３２に発生する音波はブリッジ構造を通じて等速で進
行し、従って音波は縁３６の種々の部分に異なる時間に到達することも注目され
た。弓形に曲がる場合のように、ブリッジの或る種の特性を向上させるようこの
特徴の利点を引き出すことは或る場合に可能である。その他の場合に、他の応答
特性を向上させるためこの特徴を採用しないのが望ましいことがある。図６、図
７、及び図９は代案としてのブリッジ構造を示し、頂点３２と縁３６の中心との
間の剛固な連結を有し、これにより音波を縁３６の中心に伝導するブリッジの能
力を向上させている。これに反し、図８に示すブリッジ１８ｃは頂点３２と縁３
６との間に大きな孔を設け、頂点から縁３６の中心に進む音波を減衰させ、これ
により縁３６に沿う一層平静な応答を生ぜしめている。
図５はフィルタパッド４２を有する低域フィルタ４０を組み込んだ本発明の好
適な実施例を示す。このフィルタパッド４２はネオプレーンのような独立気泡緻
密発泡体が好適な薄い発泡パッドから成る。このパッドをブリッジ１８、及び圧
電装置２０に接着連結するため、薄いグルーパッド（図示せず）をパッド４２の
両面に付着させる。このグルーパッドはブリッジ１８を構成するために使用され
たものと類似するガラスエポキシボードであるのが好適であるが、他の材料も適
しており、これ等も本発明の範囲内である。エポキシ接着剤３０のビードを使用
して、低域フィルタをブリッジ１８と圧電装置とに接着する。
図１０〜図１２は単一のブリッジに取り付けた２個、又は３個以上の圧電装置
を組み込んだ代案の実施例を示す。更に代案として、合致線に沿って多数のブリ
ッジを使用することもできる。図１０は２個の頂点３２を有するブリッジを示し
、これ等ブリッジに２個の圧電装置２０を取り付ける。この設計はオーディオト
ランスジューサ１０から大きな音響出力を発生させるために有用である。図１１
は３個の頂点３２を有し、更に２個の大きな圧電装置２０ａと１個の小さな圧電
装置２０ｂとを有するブリッジ１８ｆを示す。この形態は高周波、及び中間周波
に対する応答性を得るのに有用である。交差回路網を必要としない。全ての圧電
装置２０ａ、２０ｂの導線２２を同一の音響源に接続する。一層小形の圧電装置
２０ｂがその寸法が小さいため一層高周波に対する応答性を呈する。
図１２は更に他の代案の実施例であり、圧電装置２０ａ、２０ｂに取り付けら
れた２個の頂点３２を有するブリッジ１８ｇを示す。図１１の実施例のように、
一層小形の圧電装置２０ｂが一層高い高周波に対する応答性を発揮し、一層大形
の圧電装置２０ａが若干低い周波数で応答性を発揮する。図１１、及び図１２に
示すブリッジ１８ｆ、１８ｇは低域フィルタ４０を組み込むのに特に適する。フ
ィルタ４０を圧電装置２０ａ及びそれぞれの頂点との間に使用し、一層高い周波
数を減衰させるのが好適である。
図１３は本発明の他の実施例を示し、ブリッジ４６は２個の縁を有する切除部
４８を有し、圧電装置２０を接続する頂点５０をこれ等２個の縁によって形成す
る。また、導電コイル５２をブリッジ４６に取り付け、導線５４のような１個、
又は２個以上の導線によってオーディオ信号源にこのコイル５２を接続すること
ができる。以前に述べたように、先行技術には電磁ドライバを使用する接線駆動
ダイアフラムスピーカの数個の他の例が含まれており、その一例は Paddockの米
国特許第 4584439号に示されており、ここに援用する。この米国特許においては
、電動コイルは２個のダイアフラムシート間に配置され、この導電コイルは永久
磁石との間に位置しており、コイルが付勢されると、磁束を発生するから、横方
向に取り付けられた磁石間のダイアフラムを動かす。同様にブリッジ４６は永久
磁石の磁界間に位置し、オーディオ信号を導線５４に供給し、これにより、コイ
ル５２を付勢し、変化する磁束を発生し、この変化する磁束に応動してブリッジ
４６を動かす。コイルに供給されたオーディオ信号を圧電装置２０に供給し、こ
れによりオーディオトランスジューサを駆動し、一層、全範囲の周波数に対する
応答性が得られる。
ダイアフラム１４は平坦な湾曲平面としてそれぞれ配置された２個のシート２
８を有するのが好適であり、本明細書及び請求の範囲の目的のためこの平面は湾
曲通路に沿う空間を通じて横方向に移動する直線によって画成される平面として
定義される。図１〜図３に示す好適な実施例において、各シート２８は比較的簡
単な単一の曲線を有するが、非常に多くの曲線、又は一層複雑な曲線を採用する
他の実施例も考えられる。ダイアフラムが一方向のみに湾曲し、直角方向には直
線のままであることは本発明の重要な要旨である。図１を参照すれば、縁２６は
直線状であり、縁２４は湾曲線を形成している。特定のシート２８の縁２４間の
表面が常に直線であり、従って表現として「平坦な湾曲平面」と称するようにダ
イアフラムシート２８が設計されている。
図１〜図３に示すように、本発明の好適な実施例は図示のような単一曲線を採
用する２個のシート２８を使用するダイアフラム１４を有する。このブリッジは
シート間に設置され、その主平面はシートへの連結点においてシートの湾曲面に
対する接線方向にある。本発明の全ての実施例においては、連結点においてシー
トの平面の湾曲面に対しほぼ接線方向の平面に沿ってブリッジはシートに連結し
ている。従って、本発明の全ての実施例におけるダイアフラムは接線駆動ダイア
フラムである。
ダイアフラム１４の代案の実施例を図１４〜図１８に示す。図１４は全部で４
個のシート２８を有するダイアフラム１４を示し、単一圧電装置２０の両側に接
着された２個の個々のブリッジ１８にこれ等４個のシート２８を取り付ける。図
１５は他の複式ダイアフラム形状を示し、ダイアフラムシート２８は大きく湾曲
している。図１６は図１に示すものに類似する他の実施例を示すが、シート２８
は一層大きく湾曲している。図１７、及び図１８は更に他の実施例を示し、単一
のダイアフラムシート２８を圧電装置２０の一側の単一ブリッジに取り付け、同
じ形態を反対側でも実施する。図１８の実施例は図１７の実施例に類似するが、
シート２８ａの一方が異なる寸法である。代案として、図１７、及び図１８に示
す形態が単一のシートと、圧電装置２０の一側のみに取り付けた単一のブリッジ
とを具えることができる。
ダイアフラムシート２８にとって好適な材料はポリプロピレンフィルムである
。シート２８のために適する代わりのフィルムとしてポリビニルハロゲン化物、
及びポリアルキレンがある。その他の材料も使用することができる。
発泡支持体１６をキャビネット１２内に取り付けてダイアフラム１４を支持す
る。図１に示すように、ダイアフラム１４のシート２８にとって好適な形状に形
態を定めた縁５６を有する平坦平面になるように発泡支持体１６を構成する。発
泡支持体１６はネオプレーン、又はウレタンのような独立気泡発泡体である。ブ
ランド名「PORON」の名称で市販されている発泡体は原型のユニットにおいて満
足すべきものであることが証明されている。発泡体として望ましい性質はダイス
で切断されること、及び音響エネルギーを減衰させる性質があることである。代
案の実施例では縁２６、及び縁２４を支持するために発泡支持体を使用する。
キャビネット１２は成型プラスチックであるのが好適であり、拡声器の構成部
分を包囲し、収容するのに適する任意の形状を有することができる。代案として
、拡声器はダイアフラム１４と、ブリッジ１８と、支持体１６とを具え、更に任
意の表面に容易に接着できるよう発泡裏打材に取り付けた圧電装置２０を具える
。
図１９において、圧電装置２０に結合された本発明共振ダンパの好適な実施例
を示す。接線駆動ダイアフラムスピーカの一部として共振ダンパ７０を示すが、
圧電ドライバを有するオーディオトランスジューサに関連してこの共振ダンパを
使用することができることは明らかである。この共振ダンパ７０は円錐ダイアフ
ラムを有するオーディオトランスジューサに使用されている圧電装置について特
に有用であり、これはダイアフラムは通常、若干剛強であり、ダイアフラムと圧
電装置との間の連結点は衝撃負荷を受けると破損し易いためである。本発明の共
振ダンパは衝撃に対し耐えるように圧電装置を取り付ける手段を提供し、同時に
周波数応答性を向上する。
図２０〜図２４は本発明共振ダンパ７０の好適な実施例を示す。図２０〜図２
２の実施例においては、共振ダンパ７０は中心に設けた孔７２を有するほぼ円形
の弾性隔膜である。この孔７２は殆ど任意の形状でよいが、ダンパが目的とする
圧電装置の直径より孔７２の寸法が小さくなければならず、これにより孔を拡張
しなければ圧電装置のダンパを取り付けることができないようにする。中心孔７
２の形状はダンパを切り、このダンパを圧電装置に取り付ける際、上記のような
要因に基づいて決定する。逆に、更に実験を行えば（例えば円形、三角形等の）
特定の形状の優れた性能を示す実験データが得られるかも知れない。
複数個のスリット７６を孔７２から半径方向外方に延在し、複数個のフラップ
７８を形成する。スリットの最外端間の距離を圧電装置の直径より一層大きくす
る必要があり、これにより以下に説明するように、フラップ間に圧電装置を取り
付けることができるようにする。更に、ダンパが点８８でブリッジ１８に接触す
るよう、孔、フラップ、及びダンパ厚さを適切な寸法にする。ダンパ７０から成
るこの隔膜は基本的に平坦で弾性材料からなる。フラップは弾性隔膜から切り出
したものであるから、フラップは隔膜の平坦な形態を維持するように弾性的に押
圧される。
図２２は中心孔８０を有する共振ダンパ７０を示しており、この形状は「ひな
ぎく」形と呼ばれる。孔８０は複数個のフラップ８４を形成している波形の縁８
２を有する。図２０、及び図２１に示す実施例の場合のように、孔８０の中心部
はダンパを取り付けようとする圧電装置の直径より小さい寸法にしなければなら
ないが、２個の対向端８６間の直径距離は圧電装置の直径より大きくなければな
らない。
図２３は図２１に示す共振ダンパに類似する形態を有する中心孔７２と複数個
のフラップ７８とを具える共振ダンパ７０を示す。図２３の共振ダンパ７０は外
方に延びる複数個の延長タブ９０と、１対のスリット９２とを有する。同様に、
図２４は中心孔７２、フラップ７８、及びスリット９２を有する共振ダンパ７０
を示す。スリット９２は図２６に明示するように、ダイアフラムシート２８の縁
２６を収容するためである。ダンパ７０の隔膜の弾性はスリット９２間にダイア
フラムシート２８を保持するのに十分である。しかし、スリット９２内の所定位
置にシート２８を保持するため接着剤を使用するのが望ましい。
図２５は代案の実施例を示し、このダンパ７０は図２４のダンパにほぼ類似す
る形態を有するが、スリット９２が無い。図２５に示す実施例では、ダイアフラ
ムのシート２８をダンパ７０の外側縁９４に接着する。図２５、及び図２６に示
すような形態にした時、この共振ダンパ７０はスピーカのキャビネットの機能を
遂行するから、図２５、及び図２６に示すオーディオトランスジューサは独立型
スピーカとして適する。代案として、他のスピーカを有するキャビネットにダン
パ７０の外側端縁を取り付けてもよいし、車輌パネルのようなパネルに取り付け
てもよい。
図２３に示す形態に戻り、図２６に示すものとほぼ類似の方法で圧電装置２０
、ブリッジ２８、及びシート２８をダンパ７０に連結する。本発明のオーディオ
トランスジューサをキャビネット内、又は一層大きな円錐型スピーカに取り付け
るため、タブ９０を取付け点として使用することができ、この場合、タブ９０を
スピーカのフレームに取り付け、一層大きなスピーカの開口の前部を横切って圧
電オーディオトランスジューサを懸垂する。
圧電装置の反対側に交互にフラップ７８を位置決めすることによって、共振ダ
ンパ７０を圧電装置２０に弾性的に結合する。従って、共振ダンパは任意の表面
、例えば圧電装置２０の底面に接して位置し、フラップが圧電装置の頂面に位置
するまで、圧電装置を過ぎてフラップを上方に押し上げる。次に圧電装置の底面
に沿って、隣接するフラップの両方を持ち上げるが、交互のフラップを上方に押
し上げて頂面上に設置する。このようにして、フラップを頂面に、次に底面に、
次に頂面にというように交互に位置させる。図２０、及び図２１に示す実施例で
は、２個の直径的に対向するフラップ７８を圧電装置２０の一側に位置させ、２
個の隣接するフラップ７８が圧電装置の反対側、即ち圧電装置の両側に位置する
ようにする。図２２に示す実施例の場合には、３個のフラップ８４が圧電素子の
一側に位置し、３個のフラップが圧電素子の反対側に位置する。接着剤を使用し
ないのが好適である。フラップの弾性押圧力によって、ダンパと圧電装置とは合
体した状態に留まる。
多数の代案の実施例が考えられるが、これ等の実施例も本発明の範囲内にある
。例えば図２２に示すひなぎく形の孔８０の場合のフラップ８４の数を一層多く
し、又は一層少なくしてもよい。同様に、図２０、及び図２１の形態において非
常に多くのフラップ７８を生ずるよう一層多くのスリットを設けてもよい。更に
、本発明共振ダンパ７０を中心孔が無いように構成するが、交差するスリットの
みを設け、複数個のフラップを形成することができる。本発明の他の実施例では
、弾性隔膜に中心孔を設け、発泡体の孔の内側縁に沿ってスリットを設け、これ
により発泡体をその厚さの半分だけ切り、圧電装置を孔の中でスリット内に設置
し、これにより発泡体によって圧電装置の外周縁を完全に包囲する。
好適な実施例では、圧電装置と共振ダンパ７０とをキャビネット１２内に自由
に懸垂する。本発明の代案の実施例では共振ダンパ７０の外周縁に取り付ける管
状、又はコップ状支持体を設ける。
好適な実施例において、共振ダンパ７０を独立気泡発泡体のような弾性材料で
造る。本発明による実験的な共振ダンパを構成したが、アメリカ合衆国、オレゴ
ン州、ポートランドのBoyd Corporationから入手できるブランド名「PORON」で
市販されている発泡体を使用して満足な結果が得られた。この材料の望ましい性
質は圧電装置に弾性的に結合する十分な弾性である。またこの材料にとって、ダ
イスで切断可能であることが望ましい。その他の適切な材料として粘弾性材料、
及びその他の独立気泡発泡体がある。
本発明の原理を適用し得るこれ等の実施例、及びその他の非常に多くの種々の
実施例があることを考慮すれば、図示の実施例は単に例示に過ぎず、図示の実施
例は本発明の範囲を限定するものでない。
本発明の範囲内にあり均等であるこれ等の変形例を請求の範囲に記載する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Background of the Invention Resonant Damper for Piezoelectric Transducer Field of the invention The present invention relates to the field of audio loudspeakers using piezoelectric devices as drivers, and more particularly to bridges for piezoelectric audio transducers, and to resonant dampers used in such piezoelectric devices. 2. Description of the Related Art Modern piezo devices are a very reliable and inexpensive means of converting electrical energy into physical motion and are highly tolerant of environmental factors such as electromagnetic fields and humidity I do. Therefore, the use of piezoelectric devices in audio transducers is a necessary option. However, to date, no one has been able to construct a real piezo audio loudspeaker with good fidelity characteristics. Although piezoelectric devices have good frequency response, they have not been successfully coupled to acoustic diaphragms that produce sound for the purpose of producing high fidelity speakers or microphones. However, piezo-electric devices that produce a single tone or a limited frequency range of sound, such as an acoustic alarm signal and a beeper associated with an electronic device, have been successfully used in audio transducer devices. One aspect of the quality of a sound loudspeaker is determined by the Q value. This Q value represents the degree to which components of the speaker, such as the driver, diaphragm, and cabinet, interact to control resonance. A low Q value indicates a lower resonance frequency amplitude which is particularly desirable for high frequency speakers. Improving sound quality without compromising other performance parameters is always the goal of loudspeaker design. A common failure mode of conventional piezoelectric transducers is disconnection between the piezoelectric device and the diaphragm due to rough handling, i.e., due to large shock loads on the speaker cabinet. Attempts to attach the piezoelectric device to withstand shocks have resulted in poor frequency response and poor speaker fidelity. In this case, what is needed is a resonance damper that improves the Q value and the frequency response of the driver. It would also be desirable to provide a means for mounting a piezo driver for use in an acoustic loudspeaker in a shock resistant manner without affecting the overall fidelity of the loudspeaker. Summary of the Invention The present invention overcomes the above deficiencies by providing a tangentially driven diaphragm speaker incorporating a piezoelectric device. The preferred embodiment of the present invention uses a diaphragm having two sheets supported by a foam support. The diaphragm sheet is characterized in a convoluted form, which is "a flat curved plane defined as a surface formed by a straight line moving laterally through space along a curved path." Are generally referred to as These sheets are connected to a bridge and the bridge is connected to a piezoelectric device. Preferably, the diaphragm, foam support, bridge, and piezoelectric device are mounted in a cabinet. The bridge is preferably a thin, lightweight, rigid structure that converts a point source of motion to a source, thereby turning a piezoelectric point source of motion into a source of motion to drive the diaphragm tangentially. Convert. The bridge is preferably substantially triangular with a row of small holes along its long edge. Different embodiments of the bridge alternative allow different loudspeaker response characteristics to be desired. In addition, placing the foam pad between the bridge and the piezoelectric device converts the bridge into a low pass filter, attenuating higher high frequencies. Other alternative embodiments include a diaphragm having a single flat curved flat sheet and a diaphragm having more than two flat curved flat sheets. In an alternative embodiment, a bridge structure is mounted on both sides of the piezoelectric device while simultaneously driving the opposing diaphragms. In another alternative embodiment, a piezoelectric device is attached to the tip of each vertex of a bridge having multiple vertices to drive the diaphragm. Piezoelectric devices may be differently sized to provide different frequency responsiveness. For example, a larger piezoelectric device provides a mid-range response, and a smaller piezoelectric device provides a higher frequency loudspeaker response. In such an application with multiple piezoelectric devices, there is no need to provide a cross circuit, since all piezoelectric devices are driven directly from the same audio signal. Different frequency response characteristics can be obtained with piezoelectric devices of different dimensions. In another alternative embodiment, a cutout is provided at the center of the rectangular bridge, and the piezoelectric device is mounted in the cutout at the edge of the bridge. A wire coil is manufactured and this wire coil is also attached to the bridge. A permanent magnet mounted near the bridge is provided on the sound loudspeaker to generate magnetic flux perpendicular to the plane of the coil. In this way, an audio signal is applied to the coil and the piezoelectric device. As described herein, the piezoelectric device drives the diaphragm, and the coil drives the diaphragm, as described in the above-mentioned prior art patents, such as US Pat. No. 4,584,439 to Paddock. Again, the coil and the piezoelectric device are tuned to obtain a combination of mid-range response characteristics and treble loudspeaker response characteristics. The present invention overcomes the above drawbacks by providing a resonant damper for the piezoelectric transducer to improve frequency response and by providing means for mounting the piezoelectric driver to withstand impact. The present invention uses an elastic diaphragm, which is elastically coupled to a piezoelectric device to attenuate its response frequency, thereby reducing its Q value, and to improve the frequency response of a piezoelectrically driven loudspeaker. Improve. In a preferred embodiment, the damper is a closed cell foam elastic diaphragm which is diced into a substantially circular shape and has a plurality of flaps. The flaps can be created by cutting a plurality of central openings and slits, or the openings can be cut into a "daisies" so that flaps occur between the rounded projections. Placing the flaps around the piezoelectric device by placing the flaps adjacent to both sides of the piezoelectric device, the elasticity of the flaps holds the piezoelectric device in place and produces proper damping characteristics. Another advantage of the present invention is to obtain a resonant damper that is inexpensive to manufacture and coupled to the piezoelectric device. This is because the diaphragm consists of a single piece of foam cut with a die and the diaphragm can be bonded to the piezoelectric device without the use of adhesives or mechanical fasteners. Further, the quality of the speaker is improved so that it can be determined by the Q value. As a result of a preliminary test, the resonance frequency of the resonance damper of the present invention is reduced by 5 to 10 dB. Advantageously, the resonant damper of the present invention can be coupled to a loudspeaker using a diaphragm having two sheets supported by a foam support. The diaphragm sheet is adapted to have a convoluted configuration, referred to herein as "a flat curved plane defined as a surface formed by a straight line moving laterally through space along a curved path". These sheets are connected to a bridge and the bridge is connected to a piezoelectric device. Preferably, the diaphragm, foam support, bridge, and piezoelectric device are mounted in a cabinet. The bridge is preferably a thin, lightweight, rigid structure, which converts the point source of motion to a source of motion and drives the diaphragm tangentially to move the point source of motion of the piezoelectric device. To the source. When using the damper of the present invention in a loudspeaker having a flat curved diaphragm and a bridge structure, it is preferred that when the bridge is connected to the piezoelectric device, the damper contacts the edge of the bridge. The resonant damper of the present invention can be used in a piezoelectric loudspeaker using a conical diaphragm, thereby improving the frequency response and preventing the disconnection between the piezoelectric device and the diaphragm by providing an impact resistant mounting. . The above summary, as well as additional summary and advantages of the present invention will become more readily apparent from the following detailed description, which proceeds with reference to the accompanying drawings. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES FIG. 1 is an exploded perspective view showing the components of the audio transducer of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional front view taken along line 2-2 in FIG. FIG. 3 is a cross-sectional front view taken along line 3-3 in FIG. FIG. 4 is a detailed front view of the bridge and the piezoelectric device of the present invention. FIG. 5 is another embodiment of the bridge of the present invention showing a pad located between the apex of the bridge and the piezoelectric device and acting as a low pass filter. FIG. 6 is an alternative embodiment of the bridge of the present invention. FIG. 7 is an alternative embodiment of the bridge of the present invention. FIG. 8 is an alternative embodiment of the bridge of the present invention. FIG. 9 is an alternative embodiment of the bridge of the present invention. FIG. 10 is an alternative embodiment of the bridge of the present invention having two piezoelectric devices. FIG. 11 is an alternative embodiment of the bridge of the present invention having three piezoelectric devices. FIG. 12 is an alternative embodiment of the bridge of the present invention having two piezoelectric devices. FIG. 13 is an alternative embodiment of the bridge of the present invention having a coil. FIG. 14 is an alternative embodiment of the diaphragm configuration of the present invention. FIG. 15 is an alternative embodiment of the diaphragm configuration of the present invention. FIG. 16 is an alternative embodiment of the diaphragm configuration of the present invention. FIG. 17 is an alternative embodiment of the diaphragm configuration of the present invention. FIG. 18 is an alternative embodiment of the diaphragm configuration of the present invention. FIG. 19 is a cutaway perspective view of an audio transducer of the present invention having a resonant damper attached to a piezoelectric driver. FIG. 20 is a plan view of an embodiment of the resonance damper of the present invention. FIG. 21 is a plan view of an alternative embodiment of the resonance damper of the present invention. FIG. 22 is a plan view of an alternative embodiment of the resonance damper of the present invention. FIG. 23 is a plan view of an alternative embodiment of the resonance damper of the present invention. FIG. 24 is a plan view of an alternative embodiment of the resonance damper of the present invention. FIG. 25 is a side view of the resonant damper of the present invention coupled to the piezoelectric device of the tangential drive audio transducer of the present invention. FIG. 26 is a side view of the resonant damper of FIG. 24 coupled to a tangentially driven audio transducer of the present invention. Detailed Description of the Preferred Embodiment 1 to 3, a preferred embodiment of the audio transducer of the present invention is shown. The audio transducer 10 has a cabinet 12 and a diaphragm 14 supported by a foam support 16. The bridge 18 is attached to the diaphragm 14, and the bridge 18 is attached to the piezoelectric device 20. The piezoelectric device 20 has a conductor 22 for connecting to an audio signal source. The audio transducer 10 is primarily intended for use as a loudspeaker, and the following description of the transducer is for use as a loudspeaker. However, it is clear that the transducer is also suitable as a microphone and effectively functions as a microphone. One skilled in the art can easily convert an audio loudspeaker of this design into a microphone. As shown in FIGS. 1-3, the diaphragm is supported by the foam support 16 along an edge 24 and is attached to the cabinet 12 along an edge 26. In the preferred embodiment shown, the diaphragm has two sheets 28, which are connected to the bridge 18 and which are connected to each other through small holes in the bridge 18 as will be described below. Connected. The bridge 18 is attached to the piezoelectric device 20 by the adhesive 30. The piezoelectric device 20 is a driver for the audio transducer 10. Piezoelectric devices are well known in the art for converting electrical energy to physical motion and for reliability in converting physical motion to electrical energy. However, previous attempts to use piezoelectric devices with conventional loudspeaker diaphragms have proven problematic due to the poor fidelity of sound produced by such combinations. However, when using a piezoelectric device as a driver in a tangentially driven diaphragm loudspeaker having one or more sheets where the diaphragm is arranged as a flat curved plane, a high fidelity audio loudspeaker is manufactured. Have proven to be effective. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is particularly effective for producing a speaker having good high-frequency response, such as a high-pitched loudspeaker. Further experiments have shown the benefits of incorporating the present invention into speakers designed for low frequencies and base tones. In the preferred embodiment disclosed herein, piezoelectric device 20 is a bimorph bender device manufactured by Motorola Corporation and marketed as part number KSN6012A. The bimorph piezoelectric device has a thin ceramic disk bonded to a conductive material. When an audio signal is provided, the bimorph piezoelectric device will "dish" inward and outward. It is believed that PZT-group crystals using a three-part composite perovskite compound are also effective. Other piezoelectric devices include a cobalt lead niobate piezoceramic and a unimorphic piezoelectric diaphragm consisting of a single circular piezoelectric element and a circular metal plate adhered to each other. Some are suitable for generating dynamic movements, all of which are suitable for use as a driver in the present invention. As shown in these preferred embodiments, except for an adhesive connection to bridge 18, the piezoelectric device is not supported within cabinet 12. An alternative embodiment uses a mounting pad, which comprises a low density foam connected to the piezoelectric device 20 and the cabinet 12. In this embodiment, device 20 is not freely suspended but physically connected to the cabinet. Another alternative embodiment uses a tube having an outer diameter approximately equal to the diameter of the piezoelectric device 20, which tube is positioned to support the periphery of the piezoelectric device 20, and which is attached to the cabinet 12. Connected. Soft tubes provide higher fidelity, whereas rigid tubes have higher power but at the expense of fidelity. As described below, a resonance damper can be used as a means for supporting the piezoelectric device. Other suitable support structures for supporting the piezoelectric device 20 will be discovered by further developing the present invention, and this development is also within the scope of the present invention. The bridge 18 is preferably a lightweight and rigid structure, the purpose of which is to transfer a point source of energy from the piezoelectric device 20 to the line driver to drive the diaphragm 14. A suitable material for the bridge 18 is a glass epoxy board commonly used in the manufacture of flexible printed circuits. Bridges made from glass epoxy boards are 5 microns to 13 microns (0.002 inches to 0.005 inches) thick. Also, the glass epoxy board is easily cut into the desired physical shape and is suitable for attachment to the piezoelectric device 20 with an epoxy adhesive 30. As mentioned above, the purpose of this bridge is to convert the excitation point source into an excitation source to drive the diaphragm 14. It is crucial that the shape of the bridge has an essential effect on the characteristics of the audio loudspeaker. The preferred embodiment of the bridge uses a generally triangular shape as shown in FIG. It has been found that the relative optimum dimensions of the bridge are such that the ratio of height 33 to side 36 is between 1/4 and 1/6. This preferred embodiment of the bridge also has two edges forming a vertex 32 bonded to the piezoelectric device 20 by an adhesive 30. This bridge also has a series of small holes 34 along an edge 36. These small holes 34 are used to connect the sheets 28 of the diaphragm 14 to the bridge 18 and to join the sheets 28 together. As best shown in FIG. 2, these sheets 28 are mounted on opposite sides of the bridge 18. During fabrication, the sheet 28 is arranged on the line of the stoma 34 of the bridge 18. The sheets are then ultrasonically welded together through small holes 34 using a suitable form of die. The holes 34 may be holes as shown, or they may be slits, elongated linear openings, or other suitable openings, as long as the sheets can be ultrasonically welded together through these holes. . Other methods of bonding sheet 28 to bridge 18 such as by gluing or mechanically connecting have been attempted and are considered to be within the scope of the present invention. Experiments have shown that the preferred embodiment of the bridge 18, as shown in FIG. 4, may bend slightly along its edge 36. Such bending causes distortion and reduces fidelity. However, the vertical dispersion of the sound from the loudspeaker is improved. The original unit has been found to have a vertical variance of about 90 degrees, which is sufficient for many applications. However, some applications require greater variance, and other bridge geometries result in more bending, which results in greater variance, albeit with a slight reduction in low frequency output. During the experiment, it was also noted that the sound waves generated at the apex 32 of the bridge traveled at a constant velocity through the bridge structure, and thus the sound waves arrived at different parts of the edge 36 at different times. It is possible in some cases to take advantage of this feature to enhance certain properties of the bridge, such as when bowing. In other cases, it may be desirable not to employ this feature to improve other response characteristics. FIGS. 6, 7 and 9 show an alternative bridge structure having a rigid connection between the vertex 32 and the center of the rim 36 so that the bridge conducts sound waves to the center of the rim 36. Improve ability. In contrast, the bridge 18c shown in FIG. 8 provides a large hole between the vertex 32 and the edge 36 to attenuate sound waves traveling from the vertex to the center of the edge 36, thereby providing a more calm response along the edge 36. It is alive. FIG. 5 shows a preferred embodiment of the present invention incorporating a low pass filter 40 having a filter pad 42. The filter pad 42 comprises a thin foam pad, preferably a closed cell dense foam such as neoprene. A thin glue pad (not shown) is attached to both sides of pad 42 to adhesively connect the pad to bridge 18 and piezoelectric device 20. The glue pad is preferably a glass epoxy board similar to that used to construct the bridge 18, but other materials are also suitable and are within the scope of the present invention. The low pass filter is glued to the bridge 18 and the piezoelectric device using a bead of epoxy adhesive 30. 10 to 12 show alternative embodiments incorporating two or more piezoelectric devices mounted on a single bridge. Further alternatively, multiple bridges can be used along the mate. FIG. 10 shows a bridge having two vertices 32, on which two piezoelectric devices 20 are mounted. This design is useful for generating a large sound output from the audio transducer 10. FIG. 11 shows a bridge 18f having three vertices 32 and two more piezoelectric devices 20a and one smaller piezoelectric device 20b. This form is useful for obtaining responsiveness to high frequencies and intermediate frequencies. No cross network is required. The conductors 22 of all the piezoelectric devices 20a, 20b are connected to the same sound source. Since the smaller piezoelectric device 20b has a smaller size, it exhibits higher responsiveness to higher frequencies. FIG. 12 shows yet another alternative embodiment, showing a bridge 18g having two vertices 32 attached to piezoelectric devices 20a, 20b. As in the embodiment of FIG. 11, the smaller piezoelectric device 20b exhibits a higher response to high frequencies, and the larger piezoelectric device 20a exhibits a response at a slightly lower frequency. The bridges 18f, 18g shown in FIGS. 11 and 12 are particularly suitable for incorporating a low-pass filter 40. Preferably, a filter 40 is used between the piezoelectric device 20a and each apex to attenuate higher frequencies. FIG. 13 shows another embodiment of the present invention, in which the bridge 46 has a cutout 48 having two edges, and the apex 50 connecting the piezoelectric device 20 is formed by these two edges. Also, a conductive coil 52 can be attached to the bridge 46 and connected to the audio signal source by one or more conductors, such as conductor 54. As mentioned earlier, the prior art includes several other examples of tangentially driven diaphragm speakers using electromagnetic drivers, one example of which is shown in Paddock U.S. Pat. Invite to In this patent, an electric coil is disposed between two diaphragm sheets, and the conductive coil is located between a permanent magnet and generates a magnetic flux when the coil is energized. Move the diaphragm between the magnets attached to the. Similarly, the bridge 46 is located between the magnetic fields of the permanent magnets and supplies audio signals to the conductor 54, thereby energizing the coil 52 and generating a changing magnetic flux, responsive to the changing magnetic flux. Move. The audio signal supplied to the coil is supplied to the piezoelectric device 20, thereby driving the audio transducer, and further obtaining a response over a full range of frequencies. The diaphragm 14 preferably has two sheets 28 each arranged as a flat curved plane, which plane moves laterally through the space along the curved path for the purposes of the present description and claims. Is defined as a plane defined by a straight line. In the preferred embodiment shown in FIGS. 1-3, each sheet 28 has a single relatively simple curve, but other embodiments employing numerous curves or more complex curves are also contemplated. . It is an important aspect of the present invention that the diaphragm bends in only one direction and remains straight in the orthogonal direction. Referring to FIG. 1, the rim 26 is straight and the rim 24 forms a curved line. The diaphragm sheet 28 is designed such that the surface between the edges 24 of a particular sheet 28 is always straight, and thus is referred to as a "flat curved plane". As shown in FIGS. 1-3, the preferred embodiment of the present invention has a diaphragm 14 that uses two sheets 28 that employ a single curve as shown. The bridge is located between the sheets, the major plane of which is tangential to the curved surface of the sheet at the point of connection to the sheet. In all embodiments of the invention, the bridge is connected to the seat along a plane substantially tangential to the plane of curvature of the sheet at the connection point. Thus, the diaphragm in all embodiments of the present invention is a tangential drive diaphragm. Alternative embodiments of the diaphragm 14 are shown in FIGS. FIG. 14 shows the diaphragm 14 having a total of four sheets 28, which are attached to two individual bridges 18 glued to both sides of a single piezoelectric device 20. FIG. 15 shows another dual diaphragm shape, wherein the diaphragm sheet 28 is greatly curved. FIG. 16 shows another embodiment similar to that shown in FIG. 1, but the sheet 28 is more curved. 17 and 18 show yet another embodiment, in which a single diaphragm sheet 28 is attached to a single bridge on one side of the piezoelectric device 20, and the same configuration is performed on the opposite side. The embodiment of FIG. 18 is similar to the embodiment of FIG. 17, but one of the sheets 28a has different dimensions. Alternatively, the configurations shown in FIGS. 17 and 18 may comprise a single sheet and a single bridge attached to only one side of the piezoelectric device 20. A preferred material for diaphragm sheet 28 is a polypropylene film. Alternative films suitable for sheet 28 include polyvinyl halides, and polyalkylenes. Other materials can be used. A foam support 16 is mounted in the cabinet 12 to support the diaphragm 14. As shown in FIG. 1, the foam support 16 is configured to be a flat plane having an edge 56 configured in a shape suitable for the sheet 28 of the diaphragm 14. The foam support 16 is a closed cell foam such as neoprene or urethane. Foams marketed under the brand name "PORON" have proven satisfactory in prototype units. The desirable properties of the foam are that it is cut with a die and that it has the property of attenuating acoustic energy. An alternative embodiment uses a foam support to support the rim 26 and the rim 24. Cabinet 12 is preferably molded plastic and can have any shape suitable to surround and house the loudspeaker components. Alternatively, the loudspeaker comprises a piezoelectric device 20 comprising a diaphragm 14, a bridge 18 and a support 16, and further attached to a foam backing for easy adhesion to any surface. FIG. 19 shows a preferred embodiment of the resonant damper of the present invention coupled to a piezoelectric device 20. Although a resonant damper 70 is shown as part of a tangentially driven diaphragm speaker, it is clear that the resonant damper can be used in connection with an audio transducer having a piezoelectric driver. This resonant damper 70 is particularly useful for piezoelectric devices used in audio transducers having a conical diaphragm, where the diaphragm is usually slightly stiff and the connection between the diaphragm and the piezoelectric device is subject to shock loading. This is because they are easily damaged. The resonant damper of the present invention provides a means for mounting the piezoelectric device to withstand impact, while improving frequency response. 20 to 24 show a preferred embodiment of the resonance damper 70 of the present invention. In the embodiment of FIGS. 20 to 22, the resonance damper 70 is a substantially circular elastic diaphragm having a hole 72 provided in the center. The hole 72 may be almost any shape, but the size of the hole 72 must be smaller than the diameter of the piezoelectric device for which the damper is intended, so that the damper of the piezoelectric device cannot be attached unless the hole is expanded. To do. The shape of the center hole 72 is determined based on the above factors when the damper is cut off and the damper is attached to the piezoelectric device. Conversely, further experimentation may yield experimental data that shows superior performance for a particular shape (eg, circular, triangular, etc.). A plurality of slits 76 extend radially outward from hole 72 to form a plurality of flaps 78. The distance between the outermost ends of the slits must be greater than the diameter of the piezoelectric device, which allows the piezoelectric device to be mounted between the flaps, as described below. In addition, the holes, flaps, and damper thickness are sized appropriately so that the damper contacts the bridge 18 at point 88. This diaphragm consisting of the damper 70 is basically made of a flat and elastic material. Since the flap is cut from the elastic diaphragm, the flap is elastically pressed so as to maintain the flat shape of the diaphragm. FIG. 22 shows a resonance damper 70 having a center hole 80, which is called a "daisies" shape. Hole 80 has a corrugated edge 82 forming a plurality of flaps 84. As in the embodiment shown in FIGS. 20 and 21, the center of the hole 80 must be smaller than the diameter of the piezoelectric device to which the damper is to be mounted, but the diameter between the two opposing ends 86 must be smaller. The distance must be greater than the diameter of the piezoelectric device. FIG. 23 shows a resonance damper 70 having a center hole 72 and a plurality of flaps 78 having a configuration similar to the resonance damper shown in FIG. The resonance damper 70 of FIG. 23 has a plurality of extension tabs 90 extending outward and a pair of slits 92. Similarly, FIG. 24 shows a resonant damper 70 having a center hole 72, a flap 78, and a slit 92. The slit 92 is for accommodating the edge 26 of the diaphragm sheet 28 as clearly shown in FIG. The elasticity of the diaphragm of the damper 70 is sufficient to hold the diaphragm sheet 28 between the slits 92. However, it is desirable to use an adhesive to hold the sheet 28 in place in the slit 92. FIG. 25 shows an alternative embodiment, in which the damper 70 has a configuration substantially similar to the damper of FIG. In the embodiment shown in FIG. 25, the diaphragm sheet 28 is adhered to the outer edge 94 of the damper 70. When the configuration shown in FIGS. 25 and 26 is used, the resonance damper 70 performs the function of a speaker cabinet, so that the audio transducer shown in FIGS. 25 and 26 is suitable as a stand-alone speaker. Alternatively, the outer edge of the damper 70 may be mounted on a cabinet having other speakers, or on a panel such as a vehicle panel. Returning to the configuration shown in FIG. 23, the piezoelectric device 20, the bridge 28, and the sheet 28 are connected to the damper 70 in a manner substantially similar to that shown in FIG. To mount the audio transducer of the present invention in a cabinet or to a larger conical speaker, a tab 90 can be used as an attachment point, where the tab 90 is mounted to the speaker frame and the front of the larger speaker opening. Suspend a piezoelectric audio transducer across the unit. By alternately positioning the flaps 78 on the opposite side of the piezoelectric device, the resonant damper 70 is elastically coupled to the piezoelectric device 20. Thus, the resonant damper is located against any surface, for example, the bottom surface of the piezoelectric device 20, and pushes the flap upward past the piezoelectric device until the flap is located on the top surface of the piezoelectric device. Next, along the bottom surface of the piezoelectric device, both adjacent flaps are lifted, but alternate flaps are pushed upward and placed on the top surface. In this way, the flaps are alternately positioned on the top surface, then on the bottom surface, then on the top surface, and so on. 20 and 21, two diametrically opposed flaps 78 are located on one side of the piezoelectric device 20 and two adjacent flaps 78 are on the opposite side of the piezoelectric device, ie, the piezoelectric device. On both sides of the In the embodiment shown in FIG. 22, three flaps 84 are located on one side of the piezoelectric element and three flaps are located on the opposite side of the piezoelectric element. Preferably, no adhesive is used. Due to the elastic pressing force of the flap, the damper and the piezoelectric device remain in a united state. Many alternative embodiments are possible, but these are also within the scope of the invention. For example, the number of flaps 84 in the case of the daisy holes 80 shown in FIG. 22 may be more or less. Similarly, more slits may be provided to produce a greater number of flaps 78 in the configurations of FIGS. Further, the resonance damper 70 of the present invention is configured so as not to have a center hole, but it is possible to provide only a crossing slit and form a plurality of flaps. In another embodiment of the present invention, a central hole is provided in the elastic diaphragm and a slit is provided along the inner edge of the hole in the foam, thereby cutting the foam by half its thickness and allowing the piezoelectric device to pass through the hole. To completely surround the outer peripheral edge of the piezoelectric device by the foam. In the preferred embodiment, the piezoelectric device and the resonant damper 70 are freely suspended within the cabinet 12. An alternative embodiment of the present invention provides a tubular or cup-shaped support that attaches to the outer periphery of the resonant damper 70. In a preferred embodiment, the resonant damper 70 is made of an elastic material, such as a closed cell foam. Experimental resonant dampers in accordance with the present invention have been constructed with satisfactory results using foam sold under the brand name "PORON" available from Boyd Corporation of Portland, Oregon, United States. The desired property of this material is sufficient elasticity to elastically couple to the piezoelectric device. It is also desirable for the material to be cutable with a die. Other suitable materials include viscoelastic materials and other closed cell foams. In view of these and many other various embodiments to which the principles of the present invention may be applied, the depicted embodiment is merely illustrative, and the depicted embodiment is illustrative only. It does not limit the scope of the invention. These modifications, which are within the scope of the invention and which are equivalent, are set forth in the following claims.
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，
ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ
Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ
，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，
ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)，
ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ
Ｈ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ
，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，
ＬＫ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，Ｍ
Ｘ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ
，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，
ＵＺ，ＶＮ────────────────────────────────────────────────── ───
Continuation of front page
(81) Designated countries EP (AT, BE, CH, DE,
DK, ES, FR, GB, GR, IE, IT, LU, M
C, NL, PT, SE), OA (BF, BJ, CF, CG
, CI, CM, GA, GN, ML, MR, NE, SN,
TD, TG), AP (KE, MW, SD, SZ, UG),
AM, AT, AU, BB, BG, BR, BY, CA, C
H, CN, CZ, DE, DK, ES, FI, GB, GE
, HU, IS, JP, KE, KG, KP, KR, KZ,
LK, LT, LU, LV, MD, MG, MN, MW, M
X, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE
, SG, SI, SK, TJ, TM, TT, UA, UG,
UZ, VN